(57)【要約】 【課題】角度多重記録方式によるホログラムの記録時に、参照光の入射角度が変化してもこの参照光がホログラム記録媒体を照射する範囲を常に概略一定とすること。【解決手段】記録時、レーザ光源１から出射されたレーザ光はビームスプリッタ２で信号光１００と参照光２００に分岐され、参照光２００はズーム式ビームエキスパンダー１３により概略平行光になる。その際、制御装置１５は、可変式回転ミラー４の回転角に応じてズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率を変化させて参照光ビームの径を変化させることにより、参照光２００が記録媒体２０へ入射する角度に拘らず、参照光２００の記録媒体２０上の照射範囲を概略一定とする。【選択図】図４  
2006017898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光とホログラム記録媒体への入射角度が変化する参照光とを干渉させて生じる干渉縞を角度多重方式で前記ホログラム記録媒体に記録するホログラム記録装置であって、
前記参照光を概略平行光とする光学素子に設けられ、当該参照光のビーム径を拡大縮小するズーム手段と、
前記参照光の入射角度に応じて前記ズーム手段の光学倍率を変化させる制御手段と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
前記光学素子はビームエキスパンダーで、このビームエキスパンダーに光学倍率を可変するズーム機能を設けたズーム式ビームエキスパンダーを用いることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記参照光が前記ホログラム記録媒体面を照射する範囲を前記参照光の入射角度に拘らず常に概略一定とするように前記ズーム手段の光学倍率を変化させることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記参照光の入射角度をθとし、前記ズーム手段の光学倍率をＫとし、αを定数とすると、Ｋ＝αＣＯＳθの関係があるように光学倍率Ｋを変化させることを特徴とする請求項３記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
信号光とホログラム記録媒体への入射角度が変化する参照光とを干渉させて生じる干渉縞を角度多重方式で前記ホログラム記録媒体に記録する際に前記参照光のビーム径を調整する参照光ビーム径調整方法であって、
前記参照光の入射角度の変化に拘らず、前記参照光が前記ホログラム記録媒体面を照射する範囲が常に概略一定になるように前記参照光のビーム径を調整することを特徴とする参照光ビーム径調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度多重方式でホログラムをホログラム記録媒体に多重記録するホログラム記録装置に係り、特に参照光の記録媒体上の照射範囲を概略一定とする参照光ビーム径調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィック技術は、次世代、次々世代光ディスクと競合する強力なストレージの候補として注目を集めているホログラフィックメモリの実用化へ向けて、急速に開発が進められており、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行うホログラム記録再生システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
このようなホログラム記録再生システムでは、記録密度向上のために多重記録という方法が用いられている。これはホログラム記録媒体の同一の記録エリアに多数の独立なデータページを記録するものであり、代表的な多重記録方式としては、角度多重記録、シフト多重記録、位相変調多重記録、スペックル多重などが知られている。
【０００４】
図７は角度多重記録方式によるホログラム記録再生装置の光学系の構成を示したブロック図である。記録時、レーザ光源１から出射された干渉性を持つレーザ光はビームスプリッタ２に信号光１００と参照光２００に分岐される。参照光２００はビームエキスパンダー３によりそのビーム（光束）が拡大されて概略平行光になり、角度可変のミラー４に入射される。ミラー４の角度に応じて光路が変更された参照光２００はホログラム記録媒体（以降、単に記録媒体と称する）２０に入射される。一方、信号光１００は角度固定のミラー５によりその光路が変更されからビームエキスパンダー６により平行光となって空間光変調器７に入射される。空間光変調器７により空間光変調された信号光１００はフーリエ変換レンズ８に入射される。信号光１００はフーリエ変換レンズ８により記録媒体２０に集光され、ここで参照光２００と干渉し、その干渉縞が記録媒体２０に記録される。この時、空間光変調器７に表示するデータページを変えると共に、角度可変のミラー４の角度を変えることにより、参照光の記録媒体２０に対する入射角度を変えて、一か所の記録領域にデータページを多重記録することができる。
【０００５】
再生時、角度可変のミラー４により入射角度が変化する照明参照光（参照光２００と同じ）２００が記録媒体２０に照射され、それにより発生した再生光がフーリエ変換レンズ９により平行光になって、撮像素子１０に入射されて多重記録されたデータページが照明参照光２００の入射角度の変化に伴って順次再生される。
【非特許文献１】IBM J.RES DEVELOP VOL 44 NO.3 MAY 2000  「Holographic data storage」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような角度多重方式では、図８に示すように、参照光２００が記録媒体２０に入射する際に、入射角（１）、（２）の変化に伴って記録媒体２０上のビ−ム径Ｄ１、Ｄ２も変化してしまう。即ち、記録媒体２０の法線に対して０度の場合、ビ−ム径Ｄ１で、入射角が大きくなるとビ−ム径Ｄ２になり、Ｄ１＜Ｄ２の関係がある。
【０００７】
従って、角度多重方式では、図９に示すように、参照光２００の入射角の変化に伴い、変化してしまう参照光ビ−ム径が最小になる時（入射角０）も、信号光１００と完全にオ−バラップし得る照射面積を必要とするため、ビ−ム径が最小値から大きくなる場合の記録時に、記録媒体２０の不要な部分（不要感光領域３０）まで参照光２００によって感光させてしまう。このように不要な部分が感光されてしまうと記録媒体２０のダイナミックレンジが消費されてしまい、角度多重記録における多重度（すなわち記録密度）の向上が困難となってしまう。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、角度多重記録方式によるホログラムの記録時に、参照光の入射角度が変化してもこの参照光がホログラム記録媒体を照射する範囲を常に概略一定とすることができるホログラム記録装置及び参照光ビーム径調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するため、信号光とホログラム記録媒体への入射角度が変化する参照光とを干渉させて生じる干渉縞を前記ホログラム記録媒体に角度多重方式で記録するホログラム記録装置であって、前記参照光を概略平行光とする光学素子に設けられる当該参照光のビーム径を拡大縮小するズーム手段と、前記参照光の入射角度に応じて前記ズーム手段の光学倍率を変化させる制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、信号光とホログラム記録媒体への入射角度が変化する参照光とを干渉させて生じる干渉縞を角度多重方式で前記ホログラム記録媒体に記録する際に前記参照光のビーム径を調整する参照光ビーム径調整方法であって、前記参照光の入射角度の変化に拘らず、前記参照光が前記ホログラム記録媒体面を照射する範囲が常に概略一定になるように前記参照光のビーム径を調整することを特徴とする。
【００１１】
このように本発明では、参照光のホログラム記録媒体への入射角度に応じて、参照光を概略平行光とする光学素子に設けられたズーム手段、例えばズーム式ビームエキスパンダーの光学倍率を変化させることにより、参照光の入射角に依らずにその記録媒体２０上の参照光の照射範囲を概略一定とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、参照光のホログラム記録媒体への入射角度に応じて、参照光を概略平行光とする光学素子に設けられたズーム手段、例えばズーム式ビームエキスパンダーの光学倍率を変化させることにより、角度多重記録方式によるホログラムの記録時に、参照光の入射角度が変化してもこの参照光がホログラム記録媒体を照射する範囲を常に概略一定とすることができ、これにより、ホログラム記録媒体における不要感光領域を最小限として記録密度の向上を図ることができる。
特に、参照光の光学倍率を変化させる手段として、参照光を概略平行とする光学素子であるビームエキスパンダーをズーム式にして実現することにより、光学部品の点数を増加させないため、光学系を複雑にすることなく且つ極めて容易に上記効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
角度多重記録方式によるホログラムの記録時に、参照光の入射角度が変化してもこの参照光がホログラム記録媒体を照射する範囲を常に概略一定とする目的を、参照光のホログラム記録媒体への入射角に応じてズーム手段、例えばズーム式ビームエキスパンダーの光学倍率を変化させることにより達成する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るホログラム記録装置の光学系の構成を示した概略図である。但し、従来例と同様の部分には同一符号を付して説明する。ホログラム記録装置は、レーザ光源１、シャッター１１、ビームスプリッタ２、ズーム式ビームエキスパンダー１３、可変式回転ミラー４、シャッター１２、固定ミラー５、ビームエキスパンダー６、空間光変調器（ＳＬＭ）７、フーリエ変換レンズ８、ホログラム記録媒体２０、フーリエ変換レンズ９、撮像素子１０を有して構成されている。なお、図では再生機能も示されている。
【００１５】
次に本実施の形態の動作について説明する。本実施の形態の基本的な動作は従来例と同じであるため、以下、異なる点を説明する。記録時、光学倍率（以降、単に倍率と称する）可変のズーム式ビームエキスパンダー１３により参照光２００のビームが拡大されて平行光になり、これが可変式回転ミラー４によりその光路が変更されて記録媒体２０に入射する。一方、信号光１００は倍率固定のビームエキスパンダー６により平行光になり、空間光変調器７によりデータページで空間光変調され、フーリエ変換レンズ８により記録媒体２０に集光され、この信号光１００と参照光２００の干渉縞が記録媒体２０に記録される。その際、角度多重方式でデータページを多重記録するために、空間光変調器７に表示されるデータページの変更と共に可変式回転ミラー４の角度を変化させて参照光２００の記録媒体２０への入射角を変化させ、複数のデータページを記録媒体２０の同一の記録領域に記録する。
【００１６】
その際、図２に示すように、可変式回転ミラー４の角度の変化に伴い、図３に示すようにズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率Ｋを変化させて、平行光になった参照光２００のビームをビーム径ｄ１〜ｄ２と変化させて、参照光２００が記録媒体２０上を照射する範囲の長径Ｄを常に概略一定として、照射範囲が参照光２００の入射角の変化によって変化しないようにしている。
【００１７】
図４は図１に示したホログラム記録装置の制御系を示したブロック図である。ホログラム記録装置の制御系は、パソコンなどの制御装置１５に可変式回転ミラー４、空間光変調器７、シャッター１１、１２、ズーム式ビームエキスパンダー１３及び撮像素子１０が接続されて構成されている。
【００１８】
次に本実施の形態の動作について説明する。記録時、制御装置１５はシャッター１１、１２を開け、空間光変調器７にデータページを表示し、可変式回転ミラー４の角度θを所定値に設定し、この所定値に応じた参照光２００のビーム径が得られるようにズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率Ｋを設定する。
【００１９】
ここで、制御装置１５が可変式回転ミラー４の角度θをθ１に設定した時、ズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率ＫをＫ１に設定するものとし、ズーム式ビームエキスパンダー１３に入射する参照光２００のビーム径をφ０とすると、図５（Ａ）に示すように、ズーム式ビームエキスパンダー１３によりそのビーム径はφ１となり、φ１＝Ｋ１φ０の関係がある。このφ１のビームの参照光２００が図６（Ａ）に示すように記録媒体面に入射角θ１で入射すると、照射範囲の長径φ１´はφ１´＝φ１／ＣＯＳθ１で表される。
【００２０】
また、図５（Ｂ）に示すように、参照光２００の入射角がθ２で、その時のズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率がＫ２の時、図６（Ｂ）に示すように、参照光２００の照射範囲の長径はφ２´はφ２´＝φ２／ＣＯＳθ２で表される。
【００２１】
この場合、参照光２００の入射角に依らずに照射範囲の長径が概略一定、即ち、φ１´＝φ２´になるようにＫ１及びＫ２を決めてやらなければならない。そこで、Ｋ１＝αＣＯＳθ１、Ｋ２＝αＣＯＳθ２のような入射角θとの関数関係があるようにズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率を決めてやれば、φ１´＝φ２´＝αφ０となって、参照光２００の入射角に依らずに照射範囲の長径を概略一定にできるようなズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率を設定することができる。但し、αは定数である。
【００２２】
即ち、上記のことを一般化すると、参照光２００の入射角がθであった場合、ズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率ＫはＫ＝αＣＯＳθを満足するような値とすることにより、参照光２００の入射角に依らずに照射範囲の長径を一定値αφ０にできることが分かる。従って、制御装置１５は可変式回転ミラー４の角度をθに設定すると、ズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率ＫをＫ＝αＣＯＳθにより計算して設定する。これにより、参照光２００の入射角に依らずに照射範囲の長径を常にαφ０の一定値に制御する。なお、αの値を変えることにより常に一定とする照射範囲のサイズを調整して最適なサイズとすることができる。
【００２３】
なお、再生時、参照光２００が記録媒体２０を照射することにより再生光３００が発生し、この再生光３００はフーリエ変換レンズ９により撮像素子１０に入力されて光電変換され、得られた信号が制御装置１５に入力されて処理されることにより、データページが再生される。この場合も、制御装置１５により可変式回転ミラー４の角度に応じてズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率を変化させることにより、参照光２００の入射角に依らずにその記録媒体２０上の照射範囲を概略一定とする制御が行われる。
【００２４】
本実施の形態によれば、可変式回転ミラー４の角度に応じてズーム式ビームエキスパンダー１３の倍率を変化させることにより、参照光２００の入射角に依らずにその記録媒体２０上の照射範囲を概略一定とする制御が行われることによって、特に記録時に、記録媒体２０の不必要な部分に参照光が照射されないため、記録媒体２０のダイナミックレンジが損なわれず、角度多重方式による多重記録の記録密度を向上させることができる。
【００２５】
なお、再生時には記録媒体２０は既に感光済みのため、参照光２００の入射角が変化した際に、参照光２００が記録媒体２０を照射する範囲を一定にしなくともよい。
【００２６】
また、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。上記実施の形態では、参照光ビームをビームエキスパンダーで平行光としているが、スペイシャルフィルタとコリメートレンズによっても平行光とすることができ、この場合も参照光ビームの拡大率を可変にすることにより、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るホログラム記録装置の光学系の構成を示した概略図である。
【図２】参照光の入射角と照明範囲の関係を説明する図である。
【図３】図１に示したズーム式ビームエキスパンダーの動作を説明する図である。
【図４】図１に示したホログラム記録装置の制御系を示したブロック図である。
【図５】ズーム式ビームエキスパンダーの倍率と参照光のビーム径との関係を説明する図である。
【図６】参照光の記録媒体への入射角とその照射範囲の関係を示した図である。
【図７】従来の角度多重方式によるホログラム記録再生装置の光学系の構成を示したブロック図である。
【図８】従来構成における参照光の記録媒体への入射角とその照射範囲の関係を示した図である。
【図９】従来構成における記録媒体の不要感光領域を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１……レーザ光源、２……ビームスプリッタ、４……可変式回転ミラー、５……固定ミラー、６……ビームエキスパンダー、７……空間光変調器（ＳＬＭ）、８、９……フーリエ変換レンズ、１０……撮像素子、１１、１２……シャッター、１３……ズーム式エキスパンダー、１５……制御装置、２０……ホログラム記録媒体。
【図１】
2006017898.tif 000003
【図２】
2006017898.tif 000004
【図３】
2006017898.tif 000005
【図４】
2006017898.tif 000006
【図５】
2006017898.tif 000007
【図６】
2006017898.tif 000008
【図７】
2006017898.tif 000009
【図８】
2006017898.tif 000010
【図９】
2006017898.tif 000011